Учебно-методический комплекс для выполнения лабораторных работ по курсу «Радиолокационные системы» Учебно-методический комплекс для выполнения лабораторных работ по курсу «Радиолокационные системы». Комплекс предназначен для цифрового формирования и обработки радиолокационных сигналов, включая сигналы помех. Комплекс предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Радиолокационные системы» и закрепления теоретических знаний, полученных студентами на лекциях, приобретения ими практических навыков работы с типовыми узлами радиолокационной техники и измерительным оборудованием, освоения современных пакетов прикладных программ для обработки сигналов, наглядного изучения основных этапов обработки радиолокационных сигналов и оценки основных характеристик РЛС. Комплекс состоит из персонального компьютера с предустановленным специализированным программным обеспечением, макета тракта передачи РЛС и осциллографа. Программное обеспечение комплекса также предоставляет возможность проводить лабораторные работы, имитируя радиолокационные сигналы без привлечения аппаратных средств. Это позволяет задействовать большее количество студентов в учебном процессе. Общий вид комплекса представлен на рисунке 1. Рисунок 1 – Общий вид лабораторного комплекса. Основным элементом комплекса является компьютеризированный макет тракта передачи сигнала РЛС, выполненный на базе микросхемы программируемой логики (ПЛИС), обеспечивающей обработку в реальном времени последовательности цифровых отсчетов сигнала, и платы аналогоцифрового и цифро-аналогового преобразования. Платы помещены в металлический корпус макета (рисунок 2,3,4). Рисунок 2 – Боковая панель макета. Подключение интерфейса USB и кабеля синхронизации с осциллографом. Рисунок 3 – Боковая панель макета. Разъёмы входов и выходов АЦП и ЦАП. Рисунок 4 – Главная панель макета. Подключение разъема питания. Рисунок 5 – Осциллограф HMO 1002 Комплекс обеспечивает формирование следующих видов сигналов и помех: - Периодической последовательности радиоимпульсов произвольной формы (прямоугольных, гауссовских и др.) с центральной частотой от 10 МГц до 50 МГц, шириной спектра одиночного импульса до 2 МГц, периодом повторения от 2 мкс до 1 мс. Необходимо обеспечить формирование простых радиоимпульсов и импульсов с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией. - Последовательности радиоимпульсов (пачки импульсов) с параметрами, соответствующими предыдущему пункту, модулированной по амплитуде функцией, соответствующей диаграмме направленности (ДН) антенны произвольной формы при скорости вращения предполагаемой антенны от 0 до 20 оборотов в минуту. - Последовательности импульсов с заданным частотным сдвигом относительно центральной частоты, имитирующем доплеровский сдвиг частоты при отражении от движущейся цели. Диапазон доплеровских сдвигов частоты от 0 до 10 кГц. - Гауссовского шума в заданной полосе частот до 10 МГц, которая определяется перестраиваемым полосовым фильтром. Комплекс обеспечивает обработку следующих видов сигналов и помех: - Прием и аналого-цифровое преобразование входной реализации, спектр которой имеет центральную частоту от 10 до 50 МГц и ширину спектра до 10 МГц, динамический диапазон 30 дБ. - Цифровое преобразование частоты вниз с выделением квадратурных компонент входной реализации и децимацией. Уровень спектральных наложений обеспечить не хуже -50 дБ. - Внутрипериодную согласованную фильтрацию одиночных импульсов с шириной спектра до 2 МГц. - Амплитудное детектирование. - Некогерентную межпериодную весовую обработку пачки импульсов нерекурсивным фильтром. Число отводов фильтра от 2 до 128. - Пороговый анализ и обнаружение сигнала на фоне шума. Фиксированный порог задается исходя из вероятности ложной тревоги 10-6. - Измерение времени прихода сигнала с точностью не хуже 0,1 разрешающей способности (при ширине спектра сигнала 2 МГц разрешение по задержке сигнала составляет 0,5 мкс, а среднеквадратическое отклонение (СКО) ошибок измерения задержки равно 0,05 мкс, что соответствует 15 м дальности). - Измерение угла прихода отраженного от точечной цели сигнала по максимуму огибающей пачки с точностью не хуже 0,1 заданной ширины ДН, которая может изменяться в пределах от 1 до 10 градусов. - Измерение доплеровского сдвига частоты с точностью не хуже 0,1 разрешающей способности по частоте. При длине пачки 16 импульсов и периоде повторения 1 мс разрешающая способность по частоте равна 1/(16·10-3) = 62,5 Гц, а СКО ошибок измерения частоты 6,25 Гц. Комплекс позволяет выполнять следующие лабораторные работы: Лабораторная работа № 1 Обнаружитель простого прямоугольного радиоимпульса Цель работы: ознакомить студентов с общими принципами построения цифровых передающих и приемных устройств современных радиолокационных систем (РЛС), а также с общими принципами обнаружения радиолокационных сигналов, изучить зависимость вероятности правильного обнаружения сигнала от отношения сигнал-шум. Лабораторная работа № 2 Импульсный измеритель дальности до цели Цель работы: ознакомить студентов с общими принципами построения цифровых передающих и приемных устройств современных радиолокационных систем (РЛС), а также с общими принципами измерения дальности до цели радиолокационной системой, изучить зависимость точности измерения дальности от отношения сигнал-шум. Лабораторная работа № 3 Измеритель угловых координат Цель работы: ознакомить студентов с общими принципами построения цифровых передающих и приемных устройств современных радиолокационных систем (РЛС), а также с общими принципами определения направления на цель, изучить зависимость точности измерения угловых координат от отношения сигнал-шум. Лабораторная работа № 4 Измерение скорости движущейся цели когерентным импульсным радиолокатором Цель работы: ознакомить студентов с общими принципами построения цифровых передающих и приемных устройств современных радиолокационных систем (РЛС), а также с общими принципами определения скорости цели по доплеровскому смещению частоты отраженного сигнала, изучить зависимость точности измерения скорости от отношения сигнал-шум Внешний вид окон программы представлен на рисунках 6, 7. Рисунок 6 – Главное окно программы. Рисунок 7 – Окно «Параметры макета». Так же лабораторный комплекс включает в себя учебно-методический материал для преподавателей и студентов: - Курс лекций «Основы радиолокации»; - Методические пособия к лабораторным работам по курсу «Радиолокационные системы». Курс состоит из четырех лабораторный работ с подробными описаниями процесса проведения лабораторных работ, описанием имитационных моделей, набором материалов и исходных данных для их проведения; - Методические указания и рекомендации для преподавателей и студентов по курсу «Радиолокационные системы». + итер ООО «Питер Софт» тел.: +7 (831) 416 81 91 e-mail: pitersoft@mail.ru http://www.pitersoft-nn.ru